Физические характеристики морской воды

3. Физические характеристики морской воды

Температура воды

В верхних слоях океанов температура определяется климатическими условиями. Высокая температура воды наблюдается в экваториальных широтах, особенно у берегов. К полюсам она уменьшается до 2-3° и даже опускается ниже нуля. На больших глубинах температура меняется от 1 до +3°, а в полярных частях океанов опускается до -1,9°. Переход от верхнего слоя воды с высокой температурой к нижнему слою с низкой температурой совершается в относительно тонком слое, который называется термоклинным. Этот слой приблизительно совпадает с изотермой 8-10 и находится на глубине 300-400 м в тропиках и 500-1000 м в субтропиках. Указанная закономерность нарушается в местах различных течений.

Давление и плотность

Давление в океанах увеличивается с глубиной, нарастая на каждые 10 м столба на 1 атмосферу. Наибольшей величины оно достигает в глубоких котловинах ложа Мирового океана и особенно в глубоководных впадинах (от 800 до 1100 атмосфер, в соответствии с глубинами впадин). В условиях больших давлений и низкой температуры в глубинах океанов увеличивается растворяющая способность морской воды.

Плотность воды в Мировом океане изменяется в горизонтальном направлении и по вертикали. На поверхности океана она изменяется в соответствии с климатической зональностью. Эти изменения связаны с изменением солености (чем больше в воде растворенных солей, тем она плотнее), или изменением температуры (чем ниже температура, тем выше плотность воды). У экватора плотность воды соответствует величине около 1,02204 . По мере удаления от экватора вследствие сильного испарения и связанного с этим повышение солености плотность воды увеличивается. Максимального же значения – соответствующего 1,02750  (27,5) она достигает в высоких широтах (около 60° с. ш. и 60° ю. ш.).

4. Циркуляция морской воды

Циркуляция воды в Мировом океане имеет большое геологическое значение, определяя интенсивность разрушительного воздействия на берега и дно, разнос и дифференциацию осадочного материала по дну водоема. Циркуляция воды бывает трех видов:

а) волнения;

б) приливы и отливы;

в) течения

Волнения вызываются воздействием на водную поверхность. В этом случае частицы воды в открытом море перемещаются по замкнутым кругом орбитам в вертикальной плоскости. Волны состоят из чередующихся между собой валов и впадин. Вершины валов называются гребнями, а основания впадин – подошвами. Высота волн зависит от силы ветра. Приближаясь к берегу, волна на мелководье захватывает всю толщу воды и испытывает трение о дно. Происходит деформация волны вследствие того, что у подошвы из-за трение о дно частицы воды движутся медленней, чем на гребне. В результате увеличивается крутизна переднего склона волны, и она опрокидывается, образуя прибой. Волновые движения при сильных штормах наблюдаются не только на поверхности, но и распространяются в глубину до 50-150 м. Периодически в океанах возникают также огромные волны, называемые цунами, связанные с землетрясениями.

Приливы и отливы - периодические вертикальные колебания уровня океана или моря, являющиеся результатом изменения положений Луны и Солнца относительно Земли в совокупности с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа и проявляющееся в периодическом горизонтальном смещении водных масс. Приливы и отливы вызывают изменения в высоте уровня моря, а также периодические течения, известные как приливные течения, делающие предсказание приливов важным для прибрежной навигации.

Интенсивность этих явлений зависит от многих факторов, однако наиболее важным из них является степень связи водоёмов с мировым океаном. Чем более замкнут водоём, тем меньше степень проявления приливо-отливных явлений.

Хотя для земного шара сила тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем сила тяготения Луны, приливные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не от величины гравитационного поля, а от степени его неоднородности (градиента). При увеличении расстояния до источника поля градиент уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то и приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, слабее.

Также, одной из причин возникновения приливов и отливов, является суточное (собственное) вращение Земли, увлекающее массы воды мирового океана, имеющего форму эллипсоида, большая ось которого не совпадает с осью вращения Земли и не участвует в её вращении вокруг этой оси. Это ведёт к тому, что в системе отсчёта, связанной с Земной поверхностью, по океану бегут по взаимно противоположным сторонам земного шара две волны, приводящие в каждой точке океанского побережья к периодическим, два раза в сутки повторяющимся, явлениям отлива, чередующихся с приливами.

Таким образом, ключевыми моментами в объяснении приливо-отливных явлений являются:

1. суточное вращение Земного шара;

2. деформация покрывающей земную поверхность водной оболочки, превращающей её в эллипсоид;

3. несовпадение его большой оси с осью вращения Земли.

Отсутствие одного из этих факторов исключает возможность появления приливов и отливов.

При объяснении причин приливов обычно внимание обращается лишь на второй из этих факторов. Но расхожее объяснение рассматриваемого явления только действием приливных сил неполно. Так, в случае совпадения упомянутых выше осей, приливно-отливные явления наблюдаться, как периодическое явление, не будут, сколь бы велики ни были приливные силы.

Приливная волна, имеющая форму упомянутого выше эллипсоида, представляет собой суперпозицию двух «двугорбых» волн, образовавшихся в результате гравитационного взаимодействия планетной пары Земля — Луна и гравитационного взаимодействия этой пары с центральным светилом — Солнцем с одной стороны. Кроме того, фактором, определяющим образование этой волны, выступают силы инерции (не путать с центробежными силами), имеющими место при обращении небесных тел вокруг общих для них центров масс.

Ежегодно повторяющийся приливо-отливный цикл остаётся неизменным вследствие точной компенсации сил притяжения между Солнцем и центром масс планетной пары и силами инерции, приложенными к этому центру.

Однако такая компенсация для водной оболочки Земли в силу её разной удалённости от Луны (и Солнца) оказывается нарушенной. На стороне, обращённой к Луне (Солнцу) преобладают силы гравитации, а на противоположной — силы инерции.

Возникающие при этом приливные силы компенсируются силами собственного гравитационного поля небесных тел.

Поскольку положение Луны и Солнца по отношению к Земле периодически меняется, меняется и интенсивность результирующих приливо-отливных явлений.

Постоянные морские течения наблюдаются на значительных площадях Мирового океана. Они связаны с различиями в плотности морской воды, зависящей от температуры и солености, с постоянно дующими ветрами (пассатами и муссонами) и другими факторами. Скорости морских течений меняются в достаточно широких пределах.

Таблица 1

Основные течения Мирового океана

Морские течения перемещают во взвесях большое количество обломочного материала, не только илистого, но и мелкопесчаного, и взмучивают донные осадки.

море дно разрушительный аккумулятивный